用于含氟聚合物的氟碘化合物的制作方法_2

文档序号:9382419阅读:来源:国知局
插入,使用自由基形成化合物、光(诸如UV辐射)和/或加热。
[0040] 示例性自由基形成化合物包括过氧化物或偶氮化合物。过氧化物包括例如有机过 氧化物,诸如二酰基过氧化物、过氧化酯、二烷基过氧化物和氢过氧化物。偶氮化合物包括 例如偶氮异丁腈和偶氮-2-氰戊酸。其它自由基形成化合物为电子供体,诸如金属或具有 本文献中已知的配体的金属配合物。用于全氟化碘化物与不饱和碳碳键的此类加成的示例 性电子供体为Cu、Zn、Mg、Pd(0)、Fe、Ni、Pt(P(C6H5) 3)4、Ir(CO)H(P(C6H5) 3)3、Pb(C2H3O2) 4和 RhCl(P(C6H5) 3)2〇
[0041] 在一个实施例中,反应可在至少10、25、50、100或甚至125°(: ;最高140、150、200或 甚至220°C的温度下进行。
[0042] 在一个实施例中,乙烯与a,《-二碘全氟烷烃的比率为1:2至2:1,更优选地 1:0. 8至1:1. 1,甚至更优选地1:0. 9。
[0043] 在一个实施例中,与乙烯的反应单独地进行。在另一个实施例中,与乙烯的反应在 溶剂的存在下进行。典型溶剂包括惰性溶剂,例如氟化溶剂,诸如以商品名"3MFLU0RINERT ELECTRONICLIQUID"和"3MNOVECENGINEEREDFLUID"从明尼苏达州圣保罗的 3M公司(3M Co.,St.Paul,MN)获得的那些。
[0044] 所得的乙烯取代的全氟二碘化物(例如a,《-二碘氢氟烷烃)可通过已知的方 法来分离和纯化。
[0045] 示例性乙烯取代的全氟二碘化物包括:I-CH2CH2CF2CF2CF2-I、 I-CH2Ch2CF2CF2CF2CF2-I'I-Ch2CH2CF2CF2CF2CF2CF2-I等等。
[0046] 在一个实施例中,式II为I(CF2)xCH2CH2I,其中X为选自3至11(换句话讲,3、5、 7、9或11)的奇数。
[0047] 在一个实施例中,本公开的乙烯取代的全氟二碘化物可用作聚合物合成中的链转 移剂,或可用于生成其它氟化化合物。
[0048]方法III
[0049] 本文还公开了一种用于制备部分氟化终端碘烯烃的方法,该部分氟化终端碘烯烃 在一个实施例中可用作固化位点单体。
[0050] 在本公开的方法III中,乙烯取代的全氟二碘化物被脱碘化氢以形成部分氟化碘 烯烃。例如,根据式II的化合物被脱碘化氢以形成根据式III的化合物。
[0051]ICH2CH2(CF2)nI(SlI)^CH2=CH(CF2)nI(式III)
[0052] 其中n为至少1。在一个实施例中,n为至少3、5、7或甚至9的奇数。
[0053] 在本公开中,得自方法II的乙烯取代的全氟二碘化物可用碱或碱状化合物在乙 醇溶液中进一步处理以形成部分氟化终端碘烯烃。
[0054] -般来讲,应对乙烯取代全氟二碘化物使用至少一摩尔当量的碱或碱状化合物以 有利于部分氟化碘烯烃化合物的形成。
[0055] 碱和碱状化合物包括本领域已知的那些,例如甲醇盐、KOH、NaOH、烷基胺、二甲基 甲酰胺中的LiCl等等。
[0056] 在一个实施例中,反应可在至少10、20、23、25、30或甚至35°C;最高70、80、90、 100、150、200或甚至220°C的温度下进行。
[0057] 在一个实施例中,反应在溶剂的存在下进行。典型溶剂包括例如水和极性有机溶 剂,诸如低级烷醇,包括乙醇、甲醇、异丙醇、丁醇等等。
[0058] 所得的部分氟化终端碘烯烃化合物可通过已知的方法来分离和纯化。
[0059] 示例性部分氟化碘烯烃化合物包括:CH=CH2CF2CF2CF2-KCH2 = CH2CF2CF2CF2CF2-I、CH2=Ch2CF2CF2CF2CF2CF2-I等等。
[0060] 在一个实施例中,式III为I(CF2)xCH2=CH2,其中X为选自3至11 (换句话讲,3、 5、7、9或11)的奇数。
[0061] 在一个实施例中,本公开的部分氟化终端碘烯烃可用作聚合物合成中的固化位点 单体。
[0062] 聚合物合成
[0063] 在一个实施例中,式I、II和III的化合物在含氟聚合物聚合期间可单独地或组合 地使用(例如用作固化位点单体或链转移剂)。
[0064] 在制备含氟聚合物中,式1、11和/或式III的化合物可与一种或多种氟化烯属单 体聚合以形成聚合物。
[0065] 氟化烯属单体为具有碳碳双键并包含至少一个氟原子的单体。氟化烯属单体可为 全氟化(或完全氟化)或部分氟化(包含至少一个氢原子和一个氟原子)。
[0066] 示例性全氟化烯属单体包括:六氟丙烯(HFP)、四氟乙烯(TFE)、五氟丙烯、三氟氯 乙烯(CTFE)、全氟(烷基乙烯基醚)、三氟氯乙烯、全氟(甲基乙烯基醚)(PMVE)、全氟(丙 基乙烯基醚)(PPVE)、全氟(甲氧基丙基乙烯基醚)、全氟(乙氧基甲基乙烯基醚)、CF2 = CF0CFCF2CF20CF3、CF2=CFOCF20CF2CF2CF3、CF2=CFOCF20CF2CF3、CF2=CF0CF20CF3,以及它们 的组合。
[0067] 示例性部分氟化烯属单体包括:乙烯基氟(VF)、偏二氟乙烯(VDF)、氟乙烯、五氟 丙烯(例如2-氢五氟丙烯)、三氟乙烯,以及它们的组合。
[0068] 除了氟化烯属单体之外,可添加额外的单体,诸如非氟化烯属单体。示例性非氟化 烯属单体包括:丙烯、乙烯、异丁烯,以及它们的组合。一般来讲,这些添加的单体将以小于 25摩尔%的含氟聚合物、优选地小于10摩尔%和甚至小于3摩尔%来使用。
[0069] 在本公开中,根据式I和/或II的化合物可在聚合反应中用作链转移剂。将链转 移剂添加至聚合反应以控制正在生长的聚合物链的分子量。
[0070] 在本公开中,根据式III的化合物可在聚合反应中用作固化位点单体。固化位点 单体在聚合反应期间被聚合成聚合物,然后用作位点以随后交联聚合物链。
[0071] 本领域中已知的引发剂可用于引发氟化烯属单体与本公开的固化位点单体和/ 或链转移剂的聚合反应。
[0072]当在聚合反应期间使用式III的固化位点单体时,可使用式II的链转移剂和/或 选自以下物质的链转移剂:(i)Cl至ClOa,《-二碘全氟烷烃;(ii)I(CF2)yCH2CH2I,其中y为2至10的偶数;(iii)CH2I2;以及(iv)它们的组合。示例性链转移剂包括1,3-二碘全 氟丙烷、1,4-二碘全氟丁烷、1,6-二碘全氟己烷和1,8-二碘全氟辛烷。
[0073] 在聚合反应之后,可凝聚和洗涤聚合物分散体,如本领域已知,以形成聚合物胶 料。
[0074] 在一个实施例中,本公开的聚合物包含相对于聚合物胶料的总重量的至少0. 05 重量%、0. 1重量%、0. 2重量%或甚至0. 4重量%的碘。在一个实施例中,本公开的聚合物 胶料包含相对于聚合物胶料的总重量的最多0. 5重量%、0. 75重量%、1重量%或甚至1. 5 重量%的碘。
[0075] 本公开的聚合物胶料为部分氟化弹性体。如本文所公开,部分氟化弹性体为在聚 合物主链上包含至少一个氢和至少一个氟原子的无定形聚合物。
[0076] 示例性的含氟聚合物包括:TFE/丙烯共聚物、TFE/丙烯/VDF共聚物、VDF/HFP共 聚物、TFE/VDF/HFP共聚物、TFE/PMVE共聚物、TFE/CF2 =CFOC3F7 共聚物、TFE/CF2 =CFOCF3/ CF2=CFOC3F7共聚物、TFE/CF2=C(OC2F5)2共聚物、TFE/乙基乙烯基醚(EVE)共聚物、TFE/ 丁基乙烯基醚(BVE)共聚物、TFE/EVE/BVE共聚物、VDF/CF2=CFOC3F7共聚物、乙烯/HFP共 聚物、TFE/HFP共聚物、CTFE/VDF共聚物、TFE/VDF共聚物、TFE/VDF/PMVE/乙烯共聚物和 TFE/VDF/CF2=CFO(CF2) 30CF3共聚物。
[0077] 固化
[0078] 本公开的含氟聚合物可用过氧化物固化剂(包括有机过氧化物)来固化。在许多 情况中,优选的是使用叔碳原子连接到过氧基氧的叔丁基过氧化物。
[0079] 示例性过氧化物包括:2, 5-二甲基-2, 5-二(叔丁过氧基)己烷;过氧化二异丙 苯;^? (2-叔丁基过氧化异丙基)苯;^烷基过氧化物;双(^烷基过氧化物);2, 5_ 二甲 基-2, 5-二(叔丁基过氧基)3-己炔;过氧化二苯甲酸;过氧化2, 4-二氯苯甲酰;过苯甲酸 叔丁酯;a,a双(叔丁基过氧基-二异丙基苯);叔丁基过氧化异丙基碳酸酯、叔丁基过 氧化2-乙基己基碳酸酯、叔戊基过氧化2-乙基己基碳酸酯、叔己基过氧化异丙基碳酸酯、 二[1,3-二甲基-3-(叔丁过氧基)丁基]碳酸酯、碳过氧酸、0,0'-1,3-丙二基00,00'-双 (1,1-二甲基乙基)酯,以及它们的组合。
[0080] 通常使用的过氧化物固化剂的量将为每100份的含氟聚合物至少0.l、〇. 2、0. 4、 0? 6、0. 8、1、1. 2 或甚至L5 ;最多 2、2. 25、2. 5、2. 75、3、3. 5、4、4. 5、5 或甚至 5. 5 重量份。
[0081] 在过氧化物固化体系中,通常期望包括助剂。本领域的技术人员能够基于所需的 物理特性选择常规的助剂。示例性助剂包括:异氰尿酸三(甲基)烯丙酯(TMAIC)、异氰尿 酸三烯丙酯(TAIC)、氰尿酸三(甲基)烯丙酯、聚异氰尿酸三烯丙酯(聚TAIC)、氰尿酸三 烯丙酯(TAC)、苯二甲基-双(异氰尿酸二烯丙酯)(XBD)、N,N' -间亚苯基双马来酰亚胺、 邻苯二甲酸二烯丙酯、三(二烯丙基胺)_均三嗪、亚磷酸三烯丙酯、1,2-聚丁二烯、乙二 醇二丙烯酸酯、二乙二醇二丙烯酸酯以及它们的组合。另一种可用的助剂可以由式CH2 = CH-Rfl-CH=CH2表示,其中Rfl可以为1至8个碳原子的全氟亚烷基。这些助剂可增强最终 固化的弹性体的机械强度。通常,它们以每100份的含氟聚合物至少〇. 5、1、1. 5、2、2. 5、3、 4、4. 5、5、5. 5或甚至6 ;最多4、4. 5、5、5. 5、6、7、8、9、10、10. 5或甚至11重量份的量使用。 [0082] 含氟聚合物组合物还可以包含通常用于制备弹性体组合物(例如颜料、填料(例 如炭黑)、造孔剂和本领域中所知的那些)的多种类型的添加剂。
[0083] 金属氧化物通常用于过氧化物固化。示例性金属氧化物包括:Ca (OH) 2、CaO、MgO、 ZnO和PbO。在一个实施例中,可固化含氟聚合物基本上不含金属氧化物(即,每100份含 氟弹性体中,该组合物占少于l、〇.
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